警方在繩子和藥瓶上發現的指紋居然不是屋子里任何一個人的，那么就排除了他們犯案的可能，再休息之前柯南建議警察再次對他們每個人的怪癖進行調查確認，然而，卻并沒有發現有何異常，案件一度遭遇瓶頸，到底是忽略了哪里的線索？這時，小蘭無意中的一句話提醒了柯南，原來犯案的不止一人。

新田太太在路上偶遇買蛋糕的柯南和小五郎，于是，她急忙將小五郎拉到自己鄰居山本的住所，拜托他處理山本自殺的案件。從現場來看，死者山本是坐在沙發上，嘴巴大張用自己的改裝手槍結束生命，同時在扣動扳機的瞬間也打破了裝有蝴蝶的恒溫箱，柯南認為這是一起謀殺案，但是兇手是如何讓死者嘴巴大張，從而營造出自殺狀態？

元太在抽獎的時候談起了最近運勢極旺的大和田醫生，他不但買彩券中獎，有獎競答被抽中就連摸彩也得到大獎，但柯南卻看出了事有蹊蹺，于是大家找到負責摸彩的工作人員，他說在大和田抽獎的時候他確實做了手腳，但這都是受他的太太所托，之后，柯南等人找到大和田的太太確認此事，沒想到她卻說根本沒有此事，這兩個人的說法相悖，到底誰說了謊話？期間出現的神秘女人又是誰？

某天，一個自稱杉森政人的作家找到小林老師，說想要采訪少年偵探團，得知這個消息后，元太、步美和光彥三人盛裝打扮，大家在小林老師的帶領下來到了杉森家，卻發現他的頭部遭人重擊，已死于家中，警方經過調查將嫌疑人士鎖定于在答錄機中留言的四人，而在這期間，讓柯南頭大的不止有案情還有一臉疑惑看著柯南推理的小林老師。

警方調查期間本山總是鬼鬼祟祟的像是在謀劃著什么，他提議大家一起去吃飯，然后又謊稱自己有東西落在了車上，返回座位偷偷拿走了小蘭裝在包里的網球，然而暗自慶幸計劃成功的本山還不知道，這時的警方和小五郎早在柯南的提醒下，知道了他就是兇手以及他的作案手法，于是，大家暗中尾隨他來到機場，在他企圖逃逸之前將他的罪行揭穿！